《變工況下船舶壓載離心泵內部不穩定流動機理研究》是依託江蘇大學，由吳賢芳擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：變工況下船舶壓載離心泵內部不穩定流動機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：吳賢芳
- 依託單位：江蘇大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
船舶複雜的航行工況使得壓載泵的流量揚程不斷變化。變工況下泵內極易出現如旋轉失速、流動分離和回流等不穩定流動，導致泵性能惡化。本項目針對變工況下船舶壓載離心泵內部不穩定流動機理展開研究。擬綜合採用立體PIV、動態壓力測試和油膜法等流場顯示技術對變工況下運行的泵內部流動進行連續測量，為研究不穩定流動提供必要的流場實測數據和壓力頻譜特徵；以試驗數據為邊界條件，改進DES 數值方法；採用改進後的DES 方法模擬泵全流道內的流動；基於RBF 神經網路和試驗數據，探索泵內無法測量區域的流場重構方法；研究不穩定流動與葉型、葉片數、喉部面積等泵主要幾何參數間的關係，葉輪與壓水室動靜干涉作用對不穩定流動的影響，不穩定流動的產生機理、損失結構、傳播方式和控制方法。項目研究成果能夠為消除或減輕變工況下船舶壓載泵內部不穩定流動的有害影響提供理論依據，有利於提高泵變工況下運行的效率和可靠性，降低振動和噪聲。
結題摘要
壓載水泵是船舶輔機中的重要設備之一。國內現有壓載泵技術水平與國外有較大差距，嚴重製約了我國船舶工業的發展。因此迫切需要開展壓載泵的套用基礎研究，以提高我國壓載泵的設計水平。由於船舶運行工況和工作條件需要不斷調整，這就意味著壓載泵一直處於變工況的運行條件下，這也是壓載泵設計的難點所在。因此，掌握變工況下壓載泵內部不穩定流動的流動規律對於消除或減輕不穩定流動引起的有害影響，從而提高壓載泵的性能十分關鍵。本項目力圖掌握船舶壓載泵的內部不穩定流動機理，從而為壓載泵的設計理論和方法提供參考。按照項目研究計畫書，本項目的主要研究內容和研究成果如下。（1）搭建了船舶壓載泵瞬態性能測試試驗台。該試驗裝置由水箱、進口閘閥、扭矩感測器及其顯示儀、進口壓力變送器、出口壓力變送器、電磁流量計、氣動調節閥、計算機、電機、DASP數據採集儀、船舶壓載泵、出口閥門等部分組成，可實現壓載泵變工況下能量性能和壓力脈動等的測試。（2）試驗測試了壓載泵變工況下的動態特性。無論是流量快速增加還是迅速降低，各個研究方案下各個測點壓力脈動的主頻為2APF。流量快速變化過程中，各個測點的壓力開始結束時刻並未出現明顯的衝擊壓力。（3）通過UDF函式實現了壓載泵進口流量的控制，進行了壓載泵快速變工況下內流的數值模擬。在流量開始變化時刻和結束時刻，揚程出現了突增和突降，流量變化幅度越大，揚程的變化幅度越大；泵內壓力存在衝擊現象，且隨著流量變化速率的增加，衝擊壓力也越來越大。（4）研究了雙吸葉輪葉片交錯角對壓載泵瞬態揚程和壓力脈動的影響，為最佳化壓載泵瞬態性能提供參考。研究表明當葉輪交錯角為30°時的壓力脈動主頻幅值降低最大，降低幅度最高達到90%，且蝸殼內的高頻脈動成分最少。本項目發表論文15篇，其中SCI檢索7篇、EI檢索3篇；申請發明專利2項；獲省部級二等獎1項；培養士研究生2名。
